基于dsp的油量傳感器測控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，其包括下位機DSP系統(tǒng)板、上位PC機人機界面、驅(qū)動電路、汽車油箱工況模擬裝置、油量傳感器、調(diào)理電路和汽車油量儀表；所述上位PC機人機界面與下位機DSP系統(tǒng)板通過串口進行雙向通信連接；所述下位機DSP系統(tǒng)板通過所述驅(qū)動電路連接驅(qū)動所述汽車油箱工況模擬裝置；所述油量傳感器一端聯(lián)接所述汽車油箱工況模擬裝置，另一端分別連接測量端口、汽車油量儀表并通過調(diào)理電路實時反饋連接下位機DSP系統(tǒng)板。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，人機界面友好，測試直觀且標(biāo)定精確，靈活的模塊化設(shè)計及插拔連接，能方便實際應(yīng)用，也可作為很好的畢業(yè)設(shè)計和課余電子設(shè)計應(yīng)用的實踐平臺。
【專利說明】基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及油量傳感器，尤其涉及一種基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]油量傳感器用來檢測燃油油量，并送往汽車儀表使駕駛員及時了解油量信息，它是汽車上必備的基本傳感器之一，一般有浮子式、電熱式和電容式三種。其中浮子可變電阻式油量傳感器由于工作可靠、原理簡單、工藝成熟而在汽車油箱獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前市場上缺乏合適的油量傳感器的測控系統(tǒng)，為此我們之前一直以簡易的實驗器材來模擬或開發(fā)實驗。譬如“油量傳感器”實驗，只能把傳感器浮子臂手動旋轉(zhuǎn)后大致觀測電阻輸出特性，沒有標(biāo)定對象平臺，更無法認(rèn)識傳感器的靈敏度、線性度、重復(fù)度等特性。同時，現(xiàn)有關(guān)于油量傳感器的測控系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計比較麻煩、難度大，而且對汽車油量信息相關(guān)測試和標(biāo)定存在測試不夠直觀以及標(biāo)定不方便、不夠精確等，成本也相對較高。因此，如何設(shè)計一個合適的油量傳感器的測控系統(tǒng)，成本更低且能滿足直觀、方便、精確的對汽車油量信息進行相關(guān)測試和標(biāo)定一直是該【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員研究的重要課題。
[0004]上述可知，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型是為了解決現(xiàn)有汽車油量信息相關(guān)測試和標(biāo)定存在測試不夠直觀以及標(biāo)定不方便、不夠精確的問題而提出一種結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，人機界面友好，測試直觀且標(biāo)定精確，能方便實際應(yīng)用且成本低的基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)。
[0006]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]上述的基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，包括下位機DSP系統(tǒng)板及與所述下位機DSP系統(tǒng)板連接的上位PC機人機界面；所述測控系統(tǒng)還包括驅(qū)動電路、汽車油箱工況模擬裝置、油量傳感器、調(diào)理電路和汽車油量儀表；所述油量傳感器的一端還設(shè)有測量端口 ；所述上位PC機人機界面與下位機DSP系統(tǒng)板通過串口進行雙向通信連接；所述下位機DSP系統(tǒng)板通過所述驅(qū)動電路連接驅(qū)動所述汽車油箱工況模擬裝置；所述油量傳感器一端聯(lián)接所述汽車油箱工況模擬裝置，另一端分別連接所述下位機DSP系統(tǒng)板、測量端口及汽車油量儀表；所述油量傳感器是通過所述調(diào)理電路實時反饋連接所述下位機DSP系統(tǒng)板。
[0008]所述基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述上位PC機人機界面接受所述下位機DSP系統(tǒng)板傳來的油量測量數(shù)據(jù)后同步進行顯示，并同時設(shè)定操作者所期望的油量發(fā)送給所述下位機DSP系統(tǒng)板；所述油量傳感器在反饋送給所述下位機DSP系統(tǒng)板后實時測量當(dāng)前實際油量；所述實際油量與所述上位PC機人機界面的設(shè)定油量比較并經(jīng)過軟件控制算法，發(fā)出相應(yīng)PWM波形經(jīng)所述驅(qū)動電路驅(qū)動所述汽車油箱工況模擬裝置，使所述設(shè)定油量和所述實際油量趨向一致；所述油量傳感器的當(dāng)前參數(shù)值可實時通過所述測量端口用萬用表測量，并結(jié)合所述汽車油量儀表以及所述上位PC機人機界面的虛擬油量表進行多位一體顯示。[0009]所述基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述調(diào)理電路由電阻R31、運算放大器U2和電容C31組成；所述電阻R31 —端通過YL-1N端子匹配插接所述油量傳感器，另一端與所述運算放大器U2的同相輸入端連接；所述運算放大器U2的反相輸入端連接至運算放大器U2的輸出端；所述運算放大器U2的輸出端連接至下位機DSP系統(tǒng)板的ADCIN13引腳；所述電容C31并聯(lián)于所述下位機DSP系統(tǒng)板的ADCIN13引腳，即一端連接所述下位機DSP系統(tǒng)板的ADCIN13引腳，另一端接地。
[0010]所述基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，其中:所述汽車油箱工況模擬裝置包括油量舵機；所述驅(qū)動電路由電阻Rl 11、電阻Rl 12、電阻Rl 13、光耦Ul I和三極管Ql I組成；所述三極管Qll的基極通過所述電阻Rlll連接至所述下位機DSP系統(tǒng)板的IOPEl引腳，集電極通過所述電阻R112連接5V電源，發(fā)射極接地；所述光耦Ull的陽極連接所述三極管Qll的集電極，所述光耦Ull的陰極連接三極管Qll發(fā)射極，所述光耦Ull的集電極連接另一個5V電源，所述光耦UlI發(fā)射極通過YL-OUT端子與所述油量舵機匹配插接；所述電阻Rl 13 —端連接至所述光耦Ull的發(fā)射極，另一端接地。
[0011]有益效果:
[0012]本實用新型基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，人機界面友好，操作簡單方便，車油量信息相關(guān)測試和標(biāo)定方便、精確，利用真實的汽車儀表及虛擬儀表技術(shù)，為油量傳感器的標(biāo)定、參數(shù)測量提高了方便直觀的系統(tǒng)平臺；同時，靈活的模塊化設(shè)計及插拔連接，能方便實際應(yīng)用且成本也相對較低，可作為很好的畢業(yè)設(shè)計和課余電子設(shè)計應(yīng)用的實踐平臺。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0014]圖2為本實用新型基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)的測控流程圖；
[0015]圖3為本實用新型基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)的控制電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1至3所示，本實用新型基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，包括汽車油箱工況模擬裝置1、油量傳感器2、汽車油量儀表3、調(diào)理電路4、上位PC機人機界面5、下位機DSP系統(tǒng)板6和驅(qū)動電路7。其中，汽車油箱工況模擬裝置I包括有油量舵機11 ;油量傳感器2
一端設(shè)有測量端口。
[0017]上位PC機人機界面5與下位機DSP系統(tǒng)板6通過串口進行雙向通信連接，其中，上位PC機人機界面5接受下位機DSP系統(tǒng)板6傳來的油量測量數(shù)據(jù)后同步進行顯示，同時設(shè)定操作者所期望的油量并發(fā)送給下位機DSP系統(tǒng)板6 ；
[0018]油量傳感器2通過調(diào)理電路4實時反饋送給下位機DSP系統(tǒng)板6后實時測量當(dāng)前實際油量，與上位PC機人機界面5的設(shè)定油量比較后，經(jīng)過軟件控制算法，發(fā)出相應(yīng)PWM波形經(jīng)驅(qū)動電路7驅(qū)動汽車油箱工況模擬裝置1，使設(shè)定油量和實際油量趨向一致；當(dāng)前油量傳感器2的參數(shù)值，可實時通過測量端口用萬用表8測量并結(jié)合汽車油量儀表3以及上位PC機人機界面5的虛擬油量表進行多位一體顯示。
[0019]調(diào)理電路4連接于下位機DSP系統(tǒng)板6和油量傳感器2之間，其由電阻R31、運算放大器U2和電容C31組成；電阻R31 —端通過YL-1N端子與油量傳感器2匹配插接，另一端與運算放大器U2的同相輸入端連接；運算放大器U2的反相輸入端連接至運算放大器U2的輸出端；運算放大器U2的輸出端連接至下位機DSP系統(tǒng)板6的ADCIN13引腳；電容C31并聯(lián)于下位機DSP系統(tǒng)板6的ADCIN13引腳，即一端連接下位機DSP系統(tǒng)板6的ADCIN13引腳，另一端接地。
[0020]調(diào)理電路4中油量傳感器2的信號作為一個跟油量相關(guān)的電阻信號接入汽車油量儀表3的B3端進行油量測量、顯示；同時跟油量相關(guān)的電阻信號接入汽車油量儀表3后獲得一個跟油量相關(guān)的電壓信號，該電壓信號通過電阻R31經(jīng)YL-1N插接端子送往下位機DSP系統(tǒng)板6采集，作為下位機DSP系統(tǒng)板6換算當(dāng)前油量傳感器2油量測量的依據(jù)。由于受下位機DSP系統(tǒng)板6的供電電壓3.3 V限制,下位機DSP系統(tǒng)板6的內(nèi)部AD模塊參考電壓為3.3 V，所以該電阻R31接入的電壓信號需要在0-3.3 V之內(nèi)，否則要進行比例縮放后才能送入下位機DSP系統(tǒng)板6的內(nèi)部AD。
[0021]如表1所示，當(dāng)油量最高為95時，測得的電壓為2.257V，在AD 口電壓允許范圍之內(nèi)。所以輸出電壓經(jīng)過匹配限流電阻R31通過運算放大器U2接一電壓跟隨器電路進行1:1的比例跟隨。利用運放的阻抗匹配特性即輸入阻抗大、輸出阻抗小的特點，能避免外接電路對儀表內(nèi)部傳感器調(diào)理電路的影響，以免引進測量誤差。ADCIN13引腳處并聯(lián)一個0.1uf的小電容，起到濾除干擾雜波的作用。
[0022]驅(qū)動電路7連接于汽車油箱工況模擬裝置I的油量舵機11和下位機DSP系統(tǒng)板6之間，其由電阻R111、電阻Rl 12、電阻Rl 13、光耦Ull和三極管Qll組成，其中，三極管Qll的基極通過電阻Rlll連接至下位機DSP系統(tǒng)板6的IOPEl (PWM7)引腳，集電極通過電阻R112連接5V電源，發(fā)射極接地；光耦Ull的陽極連接三極管Qll的集電極，光耦Ull的陰極連接三極管Qll發(fā)射極，光耦Ull的集電極連接另一個5V電源，光耦Ull的發(fā)射極通過YL-OUT插接端子與油量舵機11匹配插接；電阻Rl 13 —端連接至開關(guān)光耦Ull發(fā)射極，另一端接地。本實施例中光耦`Ull為4N25型開關(guān)光耦。
[0023]汽車油箱工況模擬裝置I的油量舵機11選用體積小巧、性價比高的MG90S型油量舵機，該油量舵機11在5V供電下扭矩達2.4 kg ? cm，滿足負(fù)載驅(qū)動要求；浮子臂轉(zhuǎn)動角度約90°，油量舵機11轉(zhuǎn)動角度為180°，二者中心點安裝重合，安裝時浮子臂45°對應(yīng)油量舵機11的搖臂90°附近，這樣確保油量舵機11驅(qū)動浮子臂時無死區(qū)。
[0024]實時測量油量和設(shè)定油量比較后，利用下位機DSP系統(tǒng)板6控制算法后經(jīng)過IOPEI (PWM7)引腳實時生成相應(yīng)的PWM波形以驅(qū)動油量舵機11。PWM波形首先經(jīng)三極管Q11電路進行反相驅(qū)動后，送往光耦Ull進行隔離驅(qū)動，再送給油量舵機11的控制信號線。光耦Ull隔離可以避免油量舵機11伺服反饋控制中的波動信號對下位機DSP系統(tǒng)板6的影響。其中，電阻Rlll和電阻Rl 12為三極管Qll限流及匹配電阻，以確保三極管Qll工作在飽和導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)。電阻R112同時也為光耦Ull輸入端的限流匹配電阻，確保光耦Ull的輸入電流驅(qū)動發(fā)光二極管在額定發(fā)光區(qū)間內(nèi)；電阻R113為光耦Ull的輸出端匹配電阻，取值較大以確保光敏晶體管導(dǎo)通時工作在飽和狀態(tài)，同時電阻R113也充當(dāng)油量舵機11控制端的下拉電阻，以避免懸浮電平對油量舵機11的誤動作。
[0025]其中，油量舵機11的PWM周期20 ms，脈寬范圍0.5 ms-2.5 ms，分別對應(yīng)0°到180°的位置。時基選用定時器T3，定時器時鐘周期為3.2 us，則PWM周期寄存器T3PER賦值:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng),包括下位機DSP系統(tǒng)板及與所述下位機DSP系統(tǒng)板連接的上位PC機人機界面；其特征在于:所述測控系統(tǒng)還包括驅(qū)動電路、汽車油箱工況模擬裝置、油量傳感器、調(diào)理電路和汽車油量儀表；所述油量傳感器的一端還設(shè)有測量端口 ； 所述上位PC機人機界面與下位機DSP系統(tǒng)板通過串口進行雙向通信連接； 所述下位機DSP系統(tǒng)板通過所述驅(qū)動電路連接驅(qū)動所述汽車油箱工況模擬裝置；所述油量傳感器一端聯(lián)接所述汽車油箱工況模擬裝置，另一端分別連接所述下位機DSP系統(tǒng)板、測量端口及汽車油量儀表；所述油量傳感器是通過所述調(diào)理電路實時反饋連接所述下位機DSP系統(tǒng)板。
2.如權(quán)利要求1所述的基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述上位PC機人機界面接受所述下位機DSP系統(tǒng)板傳來的油量測量數(shù)據(jù)后同步進行顯示，并同時設(shè)定操作者所期望的油量發(fā)送給所述下位機DSP系統(tǒng)板； 所述油量傳感器在反饋送給所述下位機DSP系統(tǒng)板后實時測量當(dāng)前實際油量；所述實際油量與所述上位PC機人機界面的設(shè)定油量比較并經(jīng)過軟件控制算法，發(fā)出相應(yīng)PWM波形經(jīng)所述驅(qū)動電路驅(qū)動所述汽車油箱工況模擬裝置，使所述設(shè)定油量和所述實際油量趨向一致； 所述油量傳感器的當(dāng)前參數(shù)值可實時通過所述測量端口用萬用表測量，并結(jié)合所述汽車油量儀表以及所述上位PC機人機界面的虛擬油量表進行多位一體顯示。
3.如權(quán)利要求1所述的基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述調(diào)理電路由電阻R31、運算放大器U2和電容C31組成； 所述電阻R31 —端通過YL-1N端子匹配插接所述油量傳感器，另一端與所述運算放大器U2的同相輸入端連接； 所述運算放大器U2的反相輸入端連接至運算放大器U2的輸出端；所述運算放大器U2的輸出端連接至下位機DSP系統(tǒng)板的ADCIN13引腳； 所述電容C31并聯(lián)于所述下位機DSP系統(tǒng)板的ADCIN13引腳，即一端連接所述下位機DSP系統(tǒng)板的ADCIN13引腳，另一端接地。
4.如權(quán)利要求1所述的基于DSP的油量傳感器測控系統(tǒng)，其特征在于:所述汽車油箱工況模擬裝置包括油量舵機； 所述驅(qū)動電路由電阻R111、電阻R112、電阻R113、光耦Ull和三極管Qll組成； 所述三極管Qll的基極通過所述電阻Rlll連接至所述下位機DSP系統(tǒng)板的IOPEl引腳，集電極通過所述電阻R112連接5V電源，發(fā)射極接地； 所述光耦Ull的陽極連接所述三極管Qll的集電極，所述光耦Ull的陰極連接三極管Qll發(fā)射極，所述光耦Ull的集電極連接另一個5V電源，所述光耦Ull發(fā)射極通過YL-OUT端子與所述油量舵機匹配插接； 所述電阻R113 —端連接至所述光耦Ull的發(fā)射極，另一端接地。
【文檔編號】G01F25/00GK203519116SQ201320580422
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】程登良, 蔣偉榮, 黃志文, 王衛(wèi)華, 張凱 申請人:湖北汽車工業(yè)學(xué)院